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Filtro Separador Diesel Pro
Autor: Waldemar Brandi Junior
Cummins Filtros Ltda.
Resumo:
Os Motores Diesel modernos requerem pressões de injeções extremamente
altas. Esta alta pressão é necessária para uma melhor queima de
combustível e atendimento as normas de regulamentação de emissões. Altas
pressões requerem filtrações finas e especiais.
Esta alta pressão está diretamente ligada à estreita tolerância encontrada no
sistema de injeção. Sincronismo e precisão são elementos essenciais e
críticos para a eficiência do motor. Esta estrita tolerância e estes pontos
críticos requerem um melhor design do meio filtrante.
Aliados aos fatos acima mencionados no combustível diesel encontram-se
vários contaminantes, sendo os mais comuns: elementos orgânicos,
crescimento de microorganismos, água livre e emulsionada e elementos
inorgânicos.
Todos estes fatores fazem com que seja necessário um sistema primário de
filtragem e separação de água, conhecido como filtro separador. Os filtros
separadores existentes no mercado brasileiro hoje são filtros spin-on´s
blindados de aço. Ou seja, quando trocados, descarta-se todo o conjunto
(caneca, tubo central e tampa de aço além do elemento filtrante).
Para atendermos a todos os requisitos de aplicação designados acima e
conservação ambiental a Cummins Filtration em conjunto com a Davco
Technology desenvolveram um filtro separador chamado Diesel Pro. Que
possui a tecnologia “Ver para Crer”, no qual o usuário vê o momento exato da
troca do filtro, evitando trocas desnecessárias. Neste caso troca-se apenas o
elemento filtrante (cartucho), evitando assim descartes desnecessários como
no caso de filtros spin-on.
Aplicabilidade:
O filtro separador Diesel Pro é aplicado como filtro primário de combustível
diesel, com a função de separação de água e retenção de partículas maiores.
Geralmente instalado na linha de abastecimento entre o tanque de
combustível e o motor, anterior ao filtro de combustível final.
Objetivo:
O filtro separador Diesel Pro tem como objetivo principal a separação de
água livre e emulsionada, presentes no combustível diesel além de filtragem
de partículas maiores. No caso do Diesel Pro, ainda temos o objetivo de
preservação ambiental pelo fato de descarte apenas do meio filtrante
(cartucho) e não todo o filtro e aumento de vida útil do filtro.
1. Requisito dos motores diesel atuais:
Motores modernos eletrônicos requerem pressões de injeção extremamente
altas (1380 – 2070 bar). Esta alta pressão é necessária para uma melhor
queima de combustível e atendimento as normas de regulamentação de
emissões.
A alta pressão obtida está relacionada diretamente a estreitas tolerâncias
encontradas no sistema de injeção.
O sincronismo e a precisão dos elementos do sistema de injeção são críticos
para operação do motor diesel. Como pode ser observado no esquema
abaixo:
2. Contaminantes no combustível diesel
Contaminantes comumente encontrados no combustível diesel são
elementos orgânicos, micro organismos, água e elementos inorgânicos
Elementos orgânicos: Componentes orgânicos do combustível podem se
tornar contaminantes como asfaltano que são resultado de oxidação ou
degradação do combustível, estabilidade térmica (habilidade de manter
calor), reação a altas temperaturas (parafinamento) e reação instável à
mistura de aditivos (aditivos do sistema de lubrificação misturado com
combustível).
Microorganismos: O crescimento de microorganismos se dá pelo mistura e
contato prolongado da água com o diesel. Estes microorganismos são
normalmente encontrados na água e se alimentam do diesel e podem
prosperar nesta relação de combustível com água. Todo combustível diesel
possui água. Microorganismos podem causar obstrução prematura do filtro e
aumento de acidez no sistema causando corrosão.
Água: A água pode ser introduzida ao combustível diesel de várias formas. O
ar entrando no tanque enquanto este está vazio, se condensa dentro do
mesmo formando água. A água ainda pode existir no diesel pelo seu próprio
fornecimento ou pelos tanques de estocagem do produtor de diesel.
Água livre: A água livre é aquela que não se mistura ao combustível e se
decantará depois de um período de tempo.
Fuel
Reservoir
Free Water
Água emulsionada: A água emulsionada é aquela que se mistura ao
combustível e é muito mais difícil de remover. Isto ocorre quando a mistura
de combustível e água passa pela bomba de combustível.
Fuel
Reservoir
. .. .. .
. .…
. . ... . .
…
. . .
…
.…. ... .... . .
. . . .. .
.……
.. . . .
…. . .
…. . .
Emulsified
Water
A água ainda pode aumentar o custo operacional, por falha prematura e
diminuição de vida útil dos componentes mecânicos do motor.
A água presente no combustível à baixas temperatura causam parafinamento
do diesel, transformando-se em cristais e obstruindo o filtro o afetando os
componentes do sistema.
Elementos inorgânicos: Contaminação inorgânica é gerada por atrito de
componentes metálicos, oxidação e sujeira do sistema. Esta contaminação
pode causar grandes danos aos componentes do sistema de combustível
devido a sua natureza sólida e abrasiva.
Todos estes contaminantes aumentam o custo operacional e diminuem a vida
útil dos componentes.
Time
Money
3. Filtro separador
Todos estes fatores fazem com que seja necessário um sistema primário de
filtragem e separação de água, conhecido como filtro separador.
Com a função de separação de água e partículas maiores o filtro separador é
aplicado entre o tanque de combustível e o motor.
A Cummins Filtration desenvolveu uma tecnologia de meio filtrante sintética
de multicamadas denominada Stratapore®.
Screen
Stratapore 1
Stratapore 2
Stratapore 3
Cellulose
Proprietary Advantage
Larger debris
is capture by
the coarse
layer.
Smaller debris
is captured by
the middle
layer.
Fine particles
are captured by
the fine layer.
Fluid Flow
1. High efficiency
2. High capacity
The result is: 3. The best FWS efficiency available
4. Synthetic is stronger than cellulose and glass
media
5. Reduce restriction to flow
A media Stratapore® possui alta capacidade de retenção e eficiência de
separação de água, como pode ser observado abaixo comparação entre
media Stratapore® e media celulose.
Performance
StrataPore®
Cellulose
Flow restriction
=
=
Particle efficiency
=
=
Low temperature H2O
removal
Free water separation
+
-
+
-
Dust capacity / Field Life
+++
-
Media flexing capability
(pulse)
Emulsified water removal
over time
+++
-
+++
-
Contaminant Holding Capacity
Per SAE J905 at 3.8 L/min
Fuel Filter: 2 um / 4.6 um ( c )
StrataPoreTM
Cellulose
25
20
15
10
5
Test Time, Minutes
10
5
11
5
12
1,
6
95
85
75
65
55
45
35
30
20
10
0
0
Differential Pressure, k Pa
30
Water Removal vs. Time
(In Lab with Clean Fuel – SAE J1488)
E m u ls ifie d F u e l W a te r S e p a r a tio n
E ffic ie n c y v s . T im e
Water Removal Efficiency, %
100
90
80
●
70
60
StrataPoreTM
● Cellulose
50
40
30
20
10
0
10
30
50
70
90
110
130
T im e (M in u te s )
150
170
190
210
Water Removal Efficiency, %
Fuel/Water Separation
(Filters From Field - Tested in Lab)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
StrataPore
(Free Water)
StrataPore
(Emulsified
Water)
Cellulose
(Free Water)
Cellulose
(Emulsified
Water)
0
100
200
300
400
500
Hours in Service
Além de que, a media Stratapore® não sofre degradação e é 100%
compatível com combustível Biodiesel. No caso da media celulose não é
indica-se utilização acima de B5 (5% de biodiesel).
4. Filtro Separador - Diesel Pro
O filtro separador atualmente aplicado no mercado é um filtro separador
blindado (spin-on). Neste caso o descarte é realizado de todo o filtro (caneca,
tubo central e tampa de aço além do elemento filtrante). Segue foto abaixo.
Com objetivo do aumento de vida útil do filtro separador e preservação
ambiental, pelo fato apenas do descarte do elemento filtrante, a Cummins
Filtration em conjunto com a Davco Technology desenvolveram o filtro
separador chamado Diesel Pro.
O filtro separador Diesel Pro possui a tecnologia “Ver para Crer®”, onde o
usuário vê o exato momento da troca do elemento, evitando assim trocas
desnecessárias.
Este é o grande diferencial do Diesel Pro, onde somente o elemento é
trocado, aproveitando-se todo o sistema do filtro.
O fato, acima ilustrado, faz com que o filtro trabalhe em camadas, e não
totalmente emulsionado no combustível, como no caso dos filtros blindados.
Esta á a garantia de utilização 100% do elemento filtrante.
A exemplo do filtro blindado o filtro Diesel Pro também possui a tecnologia
Stratapore®. Mas com uma grande vantagem, como a troca é feita apenas do
elemento, neste caso chamado de Elemax®, com a mesma configuração do
filtro é possível utilizar vários elementos filtrante (2, 7, 10, 25 e 50 microns),
dependendo de cada aplicação.
O Elemento Elemax® possui uma válvula de escape de gases, e esta é o
principal fato de utilização por camadas do filtro. Fazendo com que o
elemento dure no mínimo duas vezes mais que um filtro convencional
blindado com a mesma área filtrante.
Acessórios do Diesel Pro:
Válvula de retenção: com a função de reter o fluxo de combustível no sistema
e eliminação da bomba de escorva, item obrigatório no filtro blindado.
Aquecedor (12,24 e 120 VDC): Indicado para aplicação em baixas
temperaturas para evitar o parafinamento do combustível. Comummente
aplicado em utilização de biodiesel.
Sensor de água (WIF- Water In Fuel Sensor) – Sensor eletrônico de presença
de água, com aviso automático para o usuário para o momento exato de
drenar o filtro.
Válvula de dreno: Válvula para drenagem de água
Reservatório de água: Reservatório de isoplast, transparente e de fácil
visualização de presença d água.
Conclusão:
O Diesel Pro atende a todas as exigências que se aplicam a um filtro
separador de combustível e com a grande vantagem de troca apenas do
elemento filtrante, reduzindo impacto ambiental. Conforme segue abaixo:
Comparativo Filtro Blindado vs. Elemento Diesel Pro
CLEAR
BOWL
SHELL
Filtro Blindado: 764g
Elemento DP: 226g
SPRING
BOTTOM
ENDPLATE
CENTERTUBE
EPOXY
MEDIA
& CLIP
TOP
ENDPLATE
BOTTOM
ENDPLATE
CENTERTUBE
EPOXY
MEDIA
& CLIP
TOP
ENDPLATE
STANDPIPE
INNER
SEAL
NUTPLATE
RETAINER
OUTER
SEAL
SPUD
SEAL
Diferença: 538g
Metais: 355g
Compostos: 183g
O filtro blindado possui 15 componentes enquanto o elemento do Diesel Pro
possui apenas 5 componentes. Levando-se em consideração a diferença de
metais de 355 g/filtro e compostos (plásticos, borracha, epoxy, etc) de
183g/filtro, e a previsão de produção de veículos pesados deste ano de
120.000 unidades. Teríamos uma redução de 85,2 toneladas de aço e 43,9
toneladas de compostos por ano, considerando-se 2 trocas anuais. Também
teremos drásticas reduções nos insumos de produção dos mesmos (energia,
água, etc).
O filtro separador Diesel Pro aumenta no mínimo 2 vezes a vida útil do filtro
(considerando filtros de mesma área), o que além da redução grande no
custo operacional também reduz e muito o impacto ambiental das trocas,
conforme mencionado anteriormente.
Além de que o filtro separador Diesel Pro foi projetado para compatibilidade
total com Biodiesel, ou seja, tecnologia limpa que utiliza combustível
renovável.